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ACL-F300无线局放集中监测系统
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安全和注意事项

危险和警告
本装置只能由专业人士进行安装和维护。
对于因不遵守本手册的说明而引起的故障,厂家不承担任何责任。

触电、燃烧和爆炸的危险
设备只能由取得资格的工作人员才能进行安装和维护。
对设备进行任何操作前,应隔离电压输入和切断设备的工作电源.
要有一台可靠的电压检测设备来确认电压是否已切断。
在将设备通电前,应该将所有的机械部件恢复原位。
设备在使用中应该提供正确的额定电压。
在通电前应仔细检测所有的接线是否正确。

不注意这些预防措施就有可能会引起严重损害!

一、概述

  高压电气设备温度监测点都处于高电压、大电流、强磁场的环境中,甚至有的监测点还处在密闭的空间中,由于强电磁噪声和高压绝缘、空间的限制等问题,通常的温度测量方法无法解决这些问题而无法使用。我公司自主开发设计的无线式温度监测系统采用无线电波进行信号传输。传感器安装在高压设备上,与接收设备之间无电气连接,因此该系统从根本上解决了高压设备接点运行温度不易实时在线监测的难题。


  无线式温度监测系统具有极高的可靠性和安全性,且价格相对低廉,可直接安装到每台高压开关、母线接头、户外刀闸或变压器上。系统配备标准通讯接口,可联网运行。通过上位机软件,可记录高压设备实时运行温度的数据。为高压设备的维修提供累积数据,实现了高压设备热故障预知维修。


  为了适应开关柜不停电状态检修工作的发展要求,局放二合一智能传感器基于物联网、智能传感器等智能化技术,实现不停电状态下的开关柜运行状态监测,通过暂态地电压、超声波、特高频等技术手段,评估推送异常信息及 检修策略建议, 为运维人员制定检修策略提供数据支持。


二、无线测温系统结构


系统结构图


暂态地电压/超声波局放二合一智能传感器


数据图谱


系统主要特点
  ①在电网设备带电运行情况下进行现场安装和维护,不影响电网设备运行和供电可靠性;


  ②具备边缘计算功能,根据各参数历史数据综合判断进行预警、告警、正常诊断;


  ③在采用超低功耗设计,内置电池容量可支持工作5年以上;


技术指标:

序号

技术指标名称

单位

参数值

1

工作温度范围

-30℃~55℃

2

采集间隔时间

Min

可设,最小间隔 5 分钟

3

无线通信距离

m

不小于 100 米

4

暂态地电压传感器频率范围

Hz

5~100MHz

5

暂态地电压测量范围

dB

0~60dB

6

超声波传感器频率范围

Hz

40~200kHz

7

超声波测量范围

dB

-10~60dB

8

电池续航时间

不小于 5 年

9

安装方式

/

磁吸式安装

10

体积

mm

100*100*70mm


三、配网开关柜缺陷统计

  配网开关柜在长期运行过程中由于强电场、热效应、灰尘和化学物质等作用,绝缘性能会不断恶化,进而产生局部放电,而局部放电的累积效应会加速绝缘的恶化使缺陷扩大,最后导致绝缘击穿。在我国电力开关设备运行中,制造过程中的工艺不良会出现毛刺、气隙、接触不良以及潮湿等缺陷;设备隔离触头接触不良;安装时的部件松动等因素,都会导致开关柜缺陷故障。

  开关柜的缺陷类型分析及其原因如下表所示:

序号

缺陷类型

产生的原因

1

绝缘缺陷

绝缘部件自身内部存在杂质或气泡、柜内一次电气部件积污、受潮、绝缘尺寸或安装的绝缘间隙不 够、导体接触不良、螺丝松动、瓷瓶开裂、电缆接头制作不合格、过电压等。

2

发热缺陷

部件接触不良;安装工艺不良。

3

机械缺陷

操动机构及传动系统的机械故障造成,主要有机构

卡涩、部件变形、位移、损坏、分合闸铁芯松动卡 涩、轴销松断、脱扣失灵等

4

外力及其它

异物撞击;自然灾害;小动物侵入引起短路。


  基于上述配网开关柜缺陷类型分析,我司本次调研共涉及开关柜故障743例,其中绝缘缺陷178例,占比 24%;发热缺陷170例,占比22.8%;机械缺陷 81例,占比10.9%;其他缺陷314例,占比42.3%。



缺陷类

次数

占比

绝缘缺陷

178

24%

发热缺陷

170

22.8%

机械缺陷

81

10.9%

外力及其它

314

42.3%



配网开关柜缺陷统计图


  根据调研统计结果表明,外力因素占比最大,因调研中外力因素多为天气及人为等因素并无直接导致设备缺陷,故以下分析中外力及其它因素仅纳入统计分析不作故障考虑。图中真正影响配网开关柜的典型缺陷主要是绝缘类缺陷、发热类缺陷和机械类缺陷三种。


绝缘类缺陷
  配网开关柜的绝缘故障类别包括导电部位与绝缘支撑件之间放电和主母线与绝缘套管之间发生放电,例如支撑瓷绝缘子的闪络、开关柜  导体对地的闪络和导体间的闪络。

发热类缺陷
  开关柜在正常的工作过程中会产生热量,但是当出现开关柜过热或者是导线线路发热的现象时开关柜就形成了发热缺陷。开关柜的发热主要来自于相关导电回路,发热的形式主要为接头发热、涡流发热和导体发热等。

机械类缺陷
  配网开关柜机械缺陷主要表现为操作机构弯曲变形、传动销断裂、连杆拉断、拐臂断裂、机构卡涩等。这些故障不仅会造成连杆脱落引起相间短路跳闸和单相  接地事故;严重情况下还会使开关机构操作不灵,导致开关的拒合、拒分故障。


开关柜局放带电监测分析

  带电检测出缺陷情况
  开关柜局放带电检测主要利用特高频、超声波、暂态地电压对开关柜局放进行普测及诊断,对某地区 153 个变电站 3149 面开关柜进行了局放带电检测与诊断,共发现一般缺陷 32 面,严重缺陷 68 面,7 面已经解体,危急 49 面,其中 10 面起已经解体验证。按发现方式分,超声波法检测发现 116 处,暂态地电压法发现 5 处,特高频法发现 34 处。


开关柜局放带电检测分析

  带电检测技术应用分析:
  通过不同检测方法的对比分析,超声波法对开关柜局部放电缺陷检出率最高,单一的检测方法都会造成漏检的可能性,因此,在开展开关柜局放检测过程中有必要使用三种方法同时进行检测,从而提高检出率。


  超声波检测技术具有抗电磁干扰能力强、缺陷定位准确等特点,广泛应用于开关柜的日常巡检工作中,对介质类型比较敏感,适合检测空气介质放电,比较适合检测套管、终端、绝缘子的表面放电;暂态地电压检测技术对尖端放电、电晕放电和绝缘子内部放电并且放电频谱较宽的放电比较敏感,比较适合发生在套管、终端、绝缘子内部的放电,暂态地电压检测技术常常与超声波检测技术配合使用;特高频法具有检测灵敏度高、现场抗低频电晕干扰能力强、可实现放电源定位、可识别绝缘缺陷类型等优点,对脉冲的变化速度比较敏感,比较适合介质内部放电,可弥补超声波和暂态地电压检测方法的不足,有效提高诊断的准确性。


开关柜解体缺陷分类分析
  运行环境恶劣
  开关柜内部存在潮湿与水分,打开检测后开关柜内部多处存在明显沿面放电痕迹,支撑绝缘子表面存在黑色放电痕迹,放电使母排、触头盒等烧蚀严重。


  有效检测手段:特高频+超声波,暂态地电压:无。
  原因分析:在环境较潮湿的地区,开关柜内部因潮湿容易发生局部放电现象。

  电缆间放电
  开关柜后下方电缆相间、电缆表面或电缆与零序 CT 间产生放电现象。



  有效检测手段:特高频+超声波,暂态地电压:无。
  原因分析:电缆外绝缘质量、电缆头安装制作工艺、运行环境均会产  生电缆的放电现象。

  开关柜静触头盒相间气隙放
  在相间触头盒相间绝缘的位置有明显的放电痕迹,缝隙部位有放电产生的白色粉末。



  有效检测手段:超声波,特高频:无,暂态地电压:无。
  原因分析:触头盒之间的存在气隙,引起局部放电现象,为设计设计工艺问题。

  开关柜穿柜套管绝缘放电
  开关柜后上部穿柜套管处存在明显放电痕迹,母线对穿柜套管内壁放电,母线及套管内壁均有放电痕迹。



  有效检测手段:超声波,特高频:无,暂态地电压:无。
  原因分析:绝缘距离不足、潮湿、套管质量问题均会导致放电的产生。

  开关柜绝缘隔板放
  互感器之间的绝缘隔板上有明显的黑色放电痕迹,分析判断应是电流  互感器外绝缘材料对绝缘隔板产生了放电,为电气距离较小且柜内受潮所致。



  检测有效手段:超声波+特高频,暂态地电压:无
  原因分析:开关柜中加了绝缘隔板之后,母线到绝缘隔板间的绝缘距离不足,并且由原来的单一介质空气绝缘在绝缘隔板的隔离下,转变为空气-绝缘介质-空气的符合绝缘,局部绝缘强度明显降低。


  无线局放接收主机
  无线接收主机是一款集温度传感器工作状态的监测、现场温度显示,报警提示和输出,事件记录及数据记录于一体的现场温度监测仪,并可修改现场无线温度传感器的地址等参数。


无线局放接收主机


主要功能:

主要功能

功能介绍

基本功能

接收数据

接收无线温度传感器上传的温度和传感器工作电压以及局放各传感器的参数值

显示数据

彩色显示接收到的数据,显示效果更直观,背光开关可控,适用多种应用场合

时钟显示

实时时钟显示,并作为事件记录的时间基准

参数设置

所有参数灵活可设,操作方便,掉电数据不丢失

报警输出

当有报警事件发生时,继电器干接点信号输出并发出蜂鸣报警声音提示

 

温度报警记录

记录曾发生过报警的测温位置的温度、开始时间和结束时间,最多可保存 200 条记录,当超过 200 条记录时, 自动覆盖最早的记录

 

密码管理

采用密码管理方式,设置参数时必须输入密码,密码分为用户密码和系统密码,输入系统密码可进行更高级的

设置功能


技术指标:

技术参数

技术指标

无线参数

无线频率

433MHz

管理无线传感器数量

≤252 只温度传感器,≤500 只局放传感器

 通讯参数

通讯接口

RS485 通讯接口,通讯距离≤1200m(不加中继)

主机组网数量

≤128 台

通讯规约

Modbus 规约《无线测温系统通讯协议》

波特率

1200、2400、4800、9600、19200 bps 可选

 报警默认参数

温度报警值

上限值:+90℃,下限值:-20℃

温度告警值

上限值:+60℃,下限值:-10℃

告警电压值

2700mV

继电器干接点参数

AC220V/5A(1 组无源常开/常闭触点)

工作电压

AC85~265V/DC110~370V

整机功耗

≤5VA

工作温度

-10℃~+70℃

工作湿度

≤90%RH,不结露,无腐蚀

海拔

≤2500 米

防护等级

IP20

绝缘电阻

≥100MΩ(温度在 10~30℃,相对湿度小于 80%)

安装方式

壁挂式安装


四、接线方式


五、外形尺寸及安装方式




六、通讯协议

通讯协议

通讯规约

Modbus RTU

通讯波特率

1200bps、2400bps、4800bps、9600bps( 可选)

数据格式

数据位

8 位

奇偶校验位


停止位

1 位

读命令

0x03

写命令

0x10


寄存器地址表

寄存器地址

寄存器内容

实际值

单位

备注

通讯参数

01

装置地址

1~255

 

1-255,广播地址为 0

02

通讯波特率状态字

0~3

 

0: 1200、1: 2400、2: 4800、3:

9600

03

校验位

0~2

 

0: 无校验 1: 奇校验 2: 偶校验

04

数据位

0~1

 

0: 8 位 1: 9 位

05

停止位

0~3

 

0: 0.5 位 1: 1 位 2: 1.5 位 3: 2 位

时间参数

21

年年

 

 

YYYY(BCD 码格式)

22

月日

 

 

MMDD(BCD 码格式)

23

周时

 

 

WWhh(BCD 码格式)

24

分秒

 

 

mmss(BCD 码格式)

 

1001

触点测温高温预警

 

 

1002

触点测温高温报警

 

 

1003

触点测温低温预警

 

仅用低 8 位,有符号 8 位数据类型

1004

触点测温低温报警

 

仅用低 8 位,有符号 8 位数据类型

采集点温度数据

1501

采集点 1 温度数据

* 0.1

(16 位有符号数据类型,高位在前)

1502

采集点 2 温度数据

* 0.1

 

1503

采集点 3 温度数据

* 0.1

 

……

……

……

……

 

2218

采集点 718 温度数据

* 0.1

注意:实际地址最大值根据采集点数

量自动调整。例如集显主机设置了 100 个测温点,则地址最大值为 100。

2219

采集点 719 温度数据

* 0.1

 

2220

采集点 720 温度数据

* 0.1

 

采集点供电电压数据

2501

采集点 1 电压值

 

mV

(16 位无符号数据类型,高位在前)

2502

采集点 2 电压值

 

mV

 

2503

采集点 3 电压值

 

mV

 

……

……

……

……

…….

3218

采集点 718 电压值

 

mV

注意:实际地址最大值根据采集点数量自动调整。例如集显主机设置了 100个测温点,则地址最大值为 100

3219

采集点 719 电压值

 

mV

 

3220

采集点 720 电压值

 

mV

 

报警记录

1401

最新 1 条报警记录

 

每组共读 13 个寄存器,26 个字节。数据格式: 点号

报警类型(0x0001: 高温报警;0x0002: 低温报警)

温度值

供电电压值

报警时间 -> 年

报警时间 -> 月(高 8 位)日(低 8 位) 报警时间 -> 时(高 8 位)分(低 8 位) 报警时间 -> 秒

保留位

恢复时间 -> 年

恢复时间 -> 月(高 8 位)日(低 8 位) 恢复时间 -> 时(高 8 位)分(低 8 位) 恢复时间 -> 秒

1402

最新 2 条报警记录

 

 

1403

最新 3 条报警记录

 

 

…….

 

 

1410

最新 10 条报警记录

 


注意:读取采集点信息(温度、电压等)时,寄存器地址不能超过设 置的采集点数量!
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